PCC稱量裝置在膠水制備自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　稱重裝置選用了兩套梅特勒-托利多（mettler toledo）的多斗多料配料稱重儀表（型號(hào)panther 2000 t600，最大秤量選擇量程5-10000kg，分度值0.005-10），主罐用一套，中轉(zhuǎn)罐共用一套。每套稱量儀表由稱重傳感器3只和帶有邏輯控制功能的二次儀表（含傳感器供橋電源）構(gòu)成。它們具有精度高、可靠性好、專業(yè)的物料處理能力和人機(jī)界面友好等特點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)效率起著重要的作用。梅特勒-托利多的控制方案采用了先進(jìn)的總線技術(shù)，可以方便地使用profibus、rs232、rs485或modbus-plus等現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)與相關(guān)plc（或pcc）系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)通訊，構(gòu)成的稱重配料系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、組態(tài)靈活，可以方便地滿足各類用戶對(duì)稱重配料的需求。

　　主罐的膠水溫度控制單元配置了一個(gè)鉑電阻測(cè)溫元件、一臺(tái)蒸汽控制閥和一臺(tái)溫度二次儀表；加水控制設(shè)置了快/慢加水閥各1臺(tái)；淀粉輸送控制配備了螺旋輸送機(jī)和振動(dòng)給料器，并設(shè)有高、低料位傳感器。

控制系統(tǒng)的工作原理及主要功能

　　系統(tǒng)工作方式

　　該系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，生產(chǎn)前可預(yù)設(shè)，并可在生產(chǎn)過程中根據(jù)需要互相切換。當(dāng)每罐膠水輸送完以后，將進(jìn)行自動(dòng)吹膠。該系統(tǒng)高度自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)制膠和用膠過程的全自動(dòng)控制，從膠水的需求、配方參數(shù)、配制直到輸送均由pcc全過程控制，無需專人操作。

系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

　　該系統(tǒng)具有多配方存儲(chǔ)、自動(dòng)選擇配方、參數(shù)設(shè)置、多種成本報(bào)表、自動(dòng)稱量注料和配料控制、自動(dòng)輸膠控制等主要功能。

　　設(shè)有配方自動(dòng)修正功能。當(dāng)加料時(shí)，可以通過操作屏幕監(jiān)視加料過程中的偏差，并自動(dòng)通過改變配方的比例來修正后續(xù)的加料比例，以保證配方的準(zhǔn)確性。

　　該系統(tǒng)還可與客戶的生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。通過數(shù)據(jù)交換，根據(jù)擬生產(chǎn)的紙制品訂單自動(dòng)確定制膠量，以減少膠水浪費(fèi)。當(dāng)初次輸入配方后，如客戶確需調(diào)整配方，也無需重新計(jì)算物料的變化，只需直接輸入膠水的改變結(jié)果，程序即可自動(dòng)地去修改配方。

　　外接usb存儲(chǔ)設(shè)備，完整地記錄了多個(gè)重要工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。

　　自動(dòng)稱量配料的工作原理

　　自動(dòng)稱量配料單元是該制膠控制系統(tǒng)的核心部分，它決定了膠水的配制質(zhì)量和生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)采用了兩套梅特勒-托利多的電子稱量裝置，它的二次儀表與pcc結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有物料稱量注料和配料的控制，以更精確地控制整個(gè)配料過程，保證膠水配方得到準(zhǔn)確的執(zhí)行。

　　考慮到pcc的cpu與各儀表站之間的數(shù)據(jù)通訊采用了速率較低的rs485串行通訊方式，如讓pcc承擔(dān)稱量值的數(shù)字濾波，則它在每次程序掃描周期中必須對(duì)各panther稱量終端連續(xù)進(jìn)行多次數(shù)據(jù)采集，并需花費(fèi)較長的時(shí)間，這可能影響到稱量值數(shù)字濾波的準(zhǔn)確性并直接影響到稱量結(jié)果。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中安排panther稱量終端承擔(dān)稱量值數(shù)字濾波任務(wù)，它獨(dú)特的traxdsptm數(shù)字濾波功能也完全能夠勝任此項(xiàng)任務(wù)。pcc在每一掃描周期中僅需通過rs485總線網(wǎng)絡(luò)從panther終端采集已經(jīng)通過數(shù)字濾波的單個(gè)重量數(shù)據(jù)并進(jìn)行后續(xù)處理（可參見流程圖4和圖5）。

　　中轉(zhuǎn)罐稱量注料和膠水配料

　　硼砂、樹脂和堿液中轉(zhuǎn)罐的體積均不大，由于稱量工藝的需要，它們被固定在一個(gè)由3個(gè)稱量傳感器支撐的臺(tái)面上并共用一套稱量儀表。其進(jìn)出料管道全部采用金屬軟管連接，以避免附加應(yīng)力影響稱量精度。

　　梅特勒-托利多的3個(gè)稱量傳感器的量程各為1000kg，精度為0.05%，稱量系統(tǒng)綜合精度為0.5%，該傳感器的重量輸出信號(hào)并聯(lián)后（0~40ma）輸送至panther工業(yè)稱重終端（二次儀表），該終端內(nèi)的高精度穩(wěn)壓電源作為上述傳感器的供橋電源，pcc通過rs485總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊可對(duì)其進(jìn)行稱量配料參數(shù)的設(shè)置和采集；pcc還通過數(shù)字量輸入和輸出接點(diǎn)控制各加料泵、給料器的起/停、加料電磁閥的開閉（如圖3所示）。panther采用△-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字處理技術(shù)，為工業(yè)稱重需求提供多種應(yīng)用方式：稱重顯示、檢重、分選、定值控制等。panther稱重終端所獨(dú)具的traxdsptm數(shù)字濾波專利技術(shù)能得到實(shí)時(shí)穩(wěn)定的重量值，即使在所聯(lián)接的秤體上附有運(yùn)動(dòng)設(shè)備，也可以通過調(diào)節(jié)稱重終端的參數(shù)而使其得到真實(shí)的重量數(shù)據(jù)。panther稱重終端可應(yīng)用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。

　　由1.2節(jié)工藝流程中所述，按照事先輸入的制膠配方，在pcc的控制下依次從存儲(chǔ)罐分別往中轉(zhuǎn)罐加樹脂、堿液和硼砂，并根據(jù)工藝要求從中轉(zhuǎn)罐分別往主罐加入樹脂、堿液和硼砂；通過多次稱量和計(jì)算得到該三種物料的實(shí)際配料重量值。其稱量注料和膠水稱量配料的程序流程圖分別如圖4和5所示，這兩幅圖中的邏輯是連續(xù)的。

　　主罐稱量

　　采用梅特勒-托利多的傳感器和panther工業(yè)稱重終端，主罐采用3只傳感器把主罐托起，其重量輸出信號(hào)并聯(lián)后接至該二次儀表上，測(cè)量主罐的重量。每只傳感器的量程為2000kg，精度為0.05%，該稱量系統(tǒng)精度為0.5%，可以在hmi觸摸屏上設(shè)置稱量參數(shù)。

　　成品罐稱量

　　由于對(duì)成品罐重量的測(cè)量精度要求不高，故采用間接稱量方式。即在每個(gè)罐底部的引出測(cè)量管道上各裝設(shè)一臺(tái)壓力變送器（輸出信號(hào)4-20ma），滿量程對(duì)應(yīng)于2000kg，精度優(yōu)于1%。通過壓力變送器間接測(cè)量成品罐內(nèi)的液體高度，然后根據(jù)罐的幾何尺寸和相關(guān)液體的密度計(jì)算出各罐內(nèi)的物料重量。

　　配料誤差補(bǔ)償

　　該系統(tǒng)采用pcc邏輯控制各氣動(dòng)加料閥門的動(dòng)作，由于加料閥門的動(dòng)作延遲和物料的落料延遲，如不采取對(duì)應(yīng)措施將可能導(dǎo)致物料控制偏差，因此，系統(tǒng)中采用了配料誤差補(bǔ)償程序進(jìn)行調(diào)節(jié)，可較好地控制精度。

　　加水控制

　　膠水工藝配方中要求水的加入量較大，若要減少加料誤差，則加料速度不能過快，但加料速度過慢又會(huì)影響制膠效率，因此系統(tǒng)設(shè)置快/慢加水方式自動(dòng)切換。在快加水方式時(shí)，快加水閥門打開，保證加水效率，在動(dòng)態(tài)計(jì)量值接近設(shè)定值之前自動(dòng)切換到慢加水控制方式，以保證控制精度。

　　淀粉輸送控制

　　在淀粉儲(chǔ)蓄罐中，配備了螺旋輸送機(jī)和振動(dòng)給料器，設(shè)有高、低料位傳感器。振動(dòng)器的作用是把淀粉振松，振散，以免加料時(shí)結(jié)塊；當(dāng)有高料位信號(hào)輸出時(shí)，不能再往貯罐中加淀粉，而當(dāng)?shù)陀谧畹土衔粫r(shí)，系統(tǒng)則自動(dòng)報(bào)警并啟動(dòng)振動(dòng)器自動(dòng)給料。該系統(tǒng)設(shè)有淀粉缺料、加料故障、加料超時(shí)、超溫以及設(shè)備故障等報(bào)警信號(hào)。

　　主罐膠水溫度控制

　　為保持主罐內(nèi)膠水的流動(dòng)性，除配備了攪拌裝置外還設(shè)置了蒸氣加熱和相應(yīng)的溫控設(shè)備。該溫度控制單元配置了一個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)（采用鉑電阻測(cè)溫元件）、一臺(tái)蒸汽控制閥和一臺(tái)帶rs485總線通訊接口的溫度二次儀表（參見圖2），溫度設(shè)定范圍為10～50℃（可由觸摸屏設(shè)置），控制偏差在±2℃內(nèi)。pcc與該測(cè)溫儀表通過rs485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，它們互相配合按預(yù)先編制的程序?qū)崿F(xiàn)二位式帶死區(qū)的間斷溫度自動(dòng)控制。

結(jié)束語

　　本系統(tǒng)由于采用了具有分時(shí)多任務(wù)處理機(jī)制的pcc和高精度的稱量裝置，保證了某些快速任務(wù)的循環(huán)執(zhí)行和稱量配料的精度。應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，確保了制膠質(zhì)量的穩(wěn)定性和粘合紙箱的剝離強(qiáng)度，并降低了生產(chǎn)成本。該設(shè)備投產(chǎn)后運(yùn)行正常，故障率極低。